WO2002033438A1 - Dispositif a surface equivalente laser parfaitement connue et procede associe - Google Patents

Dispositif a surface equivalente laser parfaitement connue et procede associe Download PDF

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WO2002033438A1
WO2002033438A1 PCT/FR2001/003201 FR0103201W WO0233438A1 WO 2002033438 A1 WO2002033438 A1 WO 2002033438A1 FR 0103201 W FR0103201 W FR 0103201W WO 0233438 A1 WO0233438 A1 WO 0233438A1
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mirror
objective
optical axis
laser
adjusting
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Jean-Luc Paradis
Jacques Vesque
Joël CHABLAT
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ETAT FRANCAIS représenté par LE DELEGUE GENERAL POUR L'ARMEMENT
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/003—Alignment of optical elements
    • G02B7/004—Manual alignment, e.g. micromanipulators

Definitions

  • the invention relates in particular to the field of performance measurement of detection systems and more particularly relates to a device with an equivalent laser surface that is perfectly known and possibly adjustable.
  • Many observation instruments have in their image plane, also called image focus in the following, a reflecting or diffusing surface.
  • the reticle holder blade in a viewfinder or in binoculars
  • the detector surface in a camera or a camera, whether film or digital. It is also the retina of the eye.
  • Such a surface absorbs or transmits part of the energy to form the useful signal, for example that of a photographic image, a video signal or a retinal image and reflects another specularly or diffusely. incident energy. This energy is partly collected by the optics of image formation which, according to the principle of the reverse return of the light, returns it in a very directive way in the plane of the source where it is concentrated.
  • Another observation instrument is located in the immediate vicinity of the luminous object, also called the source, or is virtually superimposed on it by optical means, it receives this concentrated flux coming from the first observation system.
  • the object is an intense light source (a laser in particular)
  • the beam concentrated in return can create on this second observation system an image of the first much brighter than its environment.
  • the second observation system lights up the instrument that observes it, in this case the first system that is called
  • the definition of the laser equivalent surface is more general but we are only interested here in the mono static Laser Equivalent Surface (SEL). In the latter the laser emitter and the detector which receives the reflected light are close enough to be considered as confused when they are seen from the first observation system.
  • SEL Laser Equivalent Surface
  • the value of the laser equivalent surface is an important parameter for observation systems because it determines their discretion vis-à-vis an active detection system using this property.
  • the detection system is active means that the system contains a light source.
  • the object of the present invention is to remedy these problems by proposing a device, compact and specific, with equivalent laser surface fixed or continuously adjustable and known in a precise manner and usable in a wide range of wavelengths and allowing as well to calibrate a measurement installation than to measure the performance of a detection system.
  • a device with a perfectly known laser equivalent surface characterized in that it comprises an objective and a mirror arranged so as to form at least one optical axis of the device and at a distance x of the focus image, x being different from 0.
  • the optical axis of the device is defined as the axis passing through the optical center of the objective and which is perpendicular to the mirror.
  • a spherical mirror having for center the optical center of the objective, there exists an infinity of optical axes of the device passing through the optical center of the objective and perpendicular to said mirror.
  • the optical axis of the device is coincident with the optical axis of the objective which passes through the center of curvature of the objective and through the image focal point. This is particularly the case when a plane mirror is arranged perpendicular to the optical axis of the objective.
  • the invention consists of a device with a perfectly known laser equivalent surface, characterized in that it comprises a lens, a mirror arranged so as to form at least one optical axis of the device and adjustment means the distance from the lens to the mirror.
  • the relative movement of the objective and the mirror, produced by said adjustment means is carried out, is preferably done while preserving the perpendicularity between said optical axis of the device and the mirror.
  • the objective is fixed and it comprises means for adjusting the position of the mirror which are capable of adjusting the distance separating the objective from the mirror.
  • the mirror is fixed and it comprises means for adjusting the position of the objective which are capable of adjusting the distance separating the objective from the mirror.
  • the adjustment means are of known type and can for example comprise a helical movement which can be driven manually or motorized for example with an electric motor of the stepping type.
  • Control means can be associated with the adjustment means, a control whose setpoint can be expressed in Laser equivalent area.
  • said mirror is a plane mirror and is preferably arranged perpendicularly to said optical axis of the device so that most of the incident light is returned towards the objective.
  • a device according to the invention comprises alignment means capable of aligning it with a second device, such as an external active detection device, so as to make this second device collinear with the optical axis
  • alignment means may include sighting means, for example constituted by a sighting scope or a handlebar and an eyepiece.
  • the sighting means can be arranged laterally with respect to the optical axis and means for obscuring the sighting means can be provided so that the latter do not modify the laser equivalent surface of the device according to the invention.
  • an attenuating filter can be placed on the objective and, preferably, none of its faces is not perpendicular to said optical axis.
  • FIG. 1 shows schematically the general means of an alternative embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a second variant embodiment of the invention
  • FIG. 3a shows the position of the means for adjusting the position of the mirror for a high value of the laser equivalent surface: the mirror being close to the focal point of the objective.
  • Figure 3b shows the position of the means for adjusting the position of the mirror for a lower value of the laser equivalent surface: the mirror has been moved away from the focal point.
  • Figure 1 shows schematically the general means of a device with an equivalent laser surface perfectly known according to an alternative embodiment of the invention in which this device comprises a fixed objective 2 and a mirror 3, preferably plane, perpendicular to the axis OZ optics and whose distance "x" to the focal point determines with the other mounting parameters, such as the reflection factor R of the mirror, the transmission factor To of the lens and its focal length f the value of the laser equivalent surface area and whose displacement in the direction of the optical axis OZ makes it possible to continuously adjust this value.
  • the distance x is sufficient for the circle of the focusing defect to be large in front of the image spot related to diffraction and aberrations which corresponds to the best focusing, the value of the laser equivalent surface can be determined without taking account for the size of this spot.
  • this assembly is equivalent to a spherical mirror of 5.64 m radius of curvature.
  • a deviation from the theoretical sphere of 0.07 ⁇ m, or VA. circular fringe centered with respect to a perfect spherical caliber of 5.64 m radius of curvature which is difficult to achieve
  • the radius of curvature as a function of the reflection coefficient which would limit the spectral range of use.
  • the proposed assembly is particularly tolerant with respect to manufacturing and adjustments. Indeed: • The necessary adjustments can easily be obtained with the desired precision by mechanical means of translation available on the market or of conventional design in optical instruments, such as the helical movements used for the development of cameras . • The pupil diameter does not need to be very large but must be sufficient so that its diffraction does not occur.
  • the angular tolerance of the device is linked to the number of apertures of the lens, and therefore to its focal length (in inverse ratio to the latter). In our example, it is 62.5 mrad. It would only be 2.2 mrad with the equivalent curved mirror having the same opening diameter.
  • the system can be easily used in a wide spectral range if the processing of the mirror covers said spectral range, even if this processing is imperfect, and even if the objective has chromatic aberration.
  • the control of the displacement of the adjustable mirror can be graduated in distance to the focal plane and the instrument supplied with charts giving the equivalent laser surface as a function of this distance and the wavelength.
  • the displacement control can also be graduated directly in terms of laser equivalent surface value to the detriment of the wavelength range covered.
  • the displacement can also be blocked to obtain a predetermined laser equivalent surface value so as to form a laser equivalent surface standard.
  • the calculations mentioned above are carried out in the paraxial approximation. They make it possible to define the instrumental parameters and can be checked and possibly corrected during the design of an instrument with real paths of the beams to possibly take account of the aberrations of the objective.
  • the latter can be dioptric or with mirrors.
  • the device described above is associated with means 5 capable of adjusting the position of the mirror along said optical axis OZ as well as with means 6 for aligning the device according to the invention with an external device 7.
  • An attenuating filter 8 is placed in front of the objective 2, on the side of the external device 7.
  • This external device 7 comprises means capable of emitting laser radiation in a direction YO as well as photodetection means capable of detecting any retroreflected radiation in said direction YO.
  • FIGS. 3a and 3b figures in which the mirror is placed respectively near the focal point image, and distant from the foyer image.
  • the device according to the invention comprises a doublet objective with a focal length of 200 mm 2, a plane mirror 3 mounted on means 5 capable of adjusting the position of the mirror 3 along said optical axis OZ as well as means 6 for aligning the optical axis OZ with the external device 7.
  • the means 5 capable of adjusting the position of the mirror 3 along said optical axis
  • OZ include a plate 9 allowing, by rotation of a knurled and graduated button
  • These means 5 further comprise a protective bellows 19 shown in axial section and connecting the objective 2 to the mirror 3.
  • the means 6 for aligning the optical axis OZ with the external device 7 comprise a support structure 12 and sighting means 11.
  • the support structure 12 comprises a rail 13 which constitutes the frame of the entire device. Jumpers 14 make it possible to fix, on the rail 13, the doublet objective of 200 mm focal length 2, the attenuating filter 8, the means 5 capable of adjusting the position of the mirror 3 along said optical axis OZ, and the means of aim 11.
  • a jumper forming an adapter plate of the mounting 15 has a tapped hole which makes it possible to fix the assembly on a stand for a camera.
  • a shutter flap 16 is disposed in front of the sighting means 11. It can take two positions: the first in which it is outside the sighting axis
  • the sighting system 11 could, by optical means, be made collinear with the axis of the instrument. However, in this variant embodiment of the invention, it is arranged laterally. This provides a parallax which can be compensated in a known or neglected manner, since it remains small, the distances involved being large and the tolerance on the alignment, as in the case of the numerical example given previously, not being critical.
  • All the sighting means can be used.
  • the latter having its own laser equivalent surface poorly controlled, must be able to be obscured when the instrument is used so as not to add its laser equivalent surface to that of the instrument. If it is, as on a rifle, a handlebar and an eyecup; it then has a negligible laser equivalent surface.
  • the sighting system is adjusted (its axis is made parallel to that of the instrument) in the factory by conventional methods in the optical field.
  • the attenuating filter 8 makes it possible to vary or adjust the equivalent laser surface of the device according to the invention.
  • This filter is preferably absorbent rather than reflective to limit the risk of uncontrolled interference in the instrument thus produced.
  • This filter even provided with anti-reflective treatments, has a reflection residue and must be inclined so as not to risk participating in the retroreflection towards the monostatic emission receiving device and on the other hand not to risk to send back to this device the reflection of an external source, for example the sun or the retroreflection of another instrument. A slight inclination towards the self is often sufficient, but it is also possible to orient it so that the reflection of the laser falls into a light trap which then serves as a screen preventing any reflection from parasitic sources.
  • the transmission of this filter can be fixed or continuously variable to make an instrument that is continuously adjustable in laser and variable equivalent area. discretely for a discrete adjustment of the laser equivalent surface or to widen the range of use of a device with variable laser equivalent surface.
  • the use of a device according to the invention is particularly simple for the user.
  • the manufacturer sets the relative orientation of the axes (harmonization), blocks the settings and provides the charts which give, depending on the wavelength and the position of the stage, the value of the laser equivalent surface area of the instrument .
  • the user only has to fix the assembly on a photo stand at the level of the adapter plate 15, adjust the orientation by means of the photo stand using the telescopic sight 11, the shutter flap 16 being open , then close the blacking shutter 16 and adjust the position of the plate 9, by simply rotating the knurled control button 10, to the value read on the charts.

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Abstract

La présente invention a notamment pour objet un dispositif à surface équivalente laser parfaitement connue, caractérisé en ce qu'il comporte un objectif (2), un miroir (3) disposé de façon à former au moins un axe optique (OZ) du dispositif et des moyens de réglage (5) de la distance séparant l'objectif (2) du miroir (3).

Description

Dispositif à surface équivalente laser parfaitement connue et procédé associé.
L'invention concerne notamment le domaine des mesures des performances des systèmes de détection et a plus particulièrement pour objet un dispositif à surface équivalente laser parfaitement connue et éventuellement réglable. De nombreux instruments d'observation possèdent dans leur plan image, aussi appelé foyer image dans la suite, une surface réfléchissante ou diffusante.
C'est, par exemple, la lame porte-réticule dans un viseur ou dans des jumelles, la surface détectrice dans un appareil photographique ou une caméra, qu'ils soient à film ou numériques. C'est aussi la rétine de l'œil. Une telle surface absorbe ou transmet une partie de l'énergie pour former le signal utile, par exemple celui d'une image photographique, d'un signal vidéo ou d'une image rétinienne et réfléchit de façon spéculaire ou de façon diffuse une autre partie de l'énergie incidente. Cette énergie est en partie recueillie par l'optique de formation de l'image qui, d'après le principe du retour inverse de la lumière, la renvoie de façon très directive dans le plan de la source où elle se trouve concentrée.
Si un autre instrument d'observation est situé à proximité immédiate de l'objet lumineux, aussi appelé la source, ou lui est virtuellement superposé par un moyen optique, il reçoit ce flux concentré en provenance du premier système d'observation.
Si l'objet est une source lumineuse intense (un laser en particulier), le faisceau concentré en retour peut créer sur ce second système d'observation une image du premier beaucoup plus lumineuse que son environnement.
C'est ce phénomène qui crée sur les photographies prises au flash le phénomène des yeux rouges si le flash est trop proche de l'objectif de l'appareil photographique. La pupille de l'œil, au lieu de paraître noire, est éclairée en rouge par la diffusion importante de cette couleur par la rétine de l'œil humain.
C'est ce même phénomène qui rend les yeux de chats lumineux la nuit dans les phares de voiture. C'est pourquoi cette rétroréflexion est parfois appelée « effet œil de chat ».
Si l'objet observé, en l'occurrence le deuxième système d'observation, éclaire l'instrument qui l'observe, en l'occurrence le premier système que l'on appelle
« optique pointée », au moyen d'un laser, celui-ci renvoie dans la direction précise du laser émetteur une énergie lumineuse importante. On qualifie cette énergie en évaluant, dans des conditions expérimentales bien définies, quelle surface devrait avoir un objet imaginaire qui, soumis au même éclairement, n'absorbant rien et diffusant uniformément la lumière dans tout l'espace renverrait la même intensité lumineuse que l'optique pointée dans la direction précise du laser. On dit alors que l'optique pointée a une surface équivalente laser (SEL) égale à cette surface. Ainsi il n'est pas impossible qu'une optique de quelques centimètres carrés ait une surface équivalente laser de plusieurs centaines de mètres carrés. Cela veut simplement dire qu'elle renvoie vers l'observateur autant d'énergie que l'objet imaginaire ayant une telle surface.
La définition de la surface équivalente laser est plus générale mais on ne s'intéresse ici qu'à la Surface Equivalente Laser (SEL) mono statique. Dans cette dernière l'émetteur laser et le détecteur qui reçoit la lumière réfléchie sont suffisamment proche pour être considérés comme confondus lorsqu'ils sont vus depuis le premier système d'observation.
On s'intéresse à l'ensemble du domaine optique et le terme « lumière » employé dans ce texte peut désigner n'importe quel domaine dans l'ensemble du spectre des rayonnements électromagnétiques.
On s'intéresse principalement aux instruments d'observation à grande distance et, sans pour cela restreindre le champ d'application de l'invention, on confondra, dans la suite, le plan image et le plan focal du premier système d'observation.
La valeur de la surface équivalente laser est un paramètre important pour les systèmes d'observation car elle détermine leur discrétion vis-à-vis d'un système actif de détection utilisant cette propriété. Dire que le système de détection est actif, signifie que le système contient une source de lumière.
Pour qualifier les instruments vis-à-vis de cette menace de détection, il faut pouvoir mesurer la valeur de leur surface équivalente laser. Cela peut se faire au moyen d'une expérience calibrée sur un ou plusieurs instruments dont la valeur de la surface équivalente laser est connue (étalonnage de l'installation de mesure de surface équivalente laser). Pour mesurer les performances d'un système de détection utilisant cette propriété, il faut disposer d'instruments représentant plusieurs valeurs de surface équivalente laser ou d'un instrument dont la valeur de la surface équivalente laser est réglable de façon déterministe. Dans un instrument d'observation normal, la surface équivalente laser dépend de nombreux paramètres tels que les aberrations géométriques ou le coefficient de réflexion du plan image à la longueur d'onde considérée (éventuellement affecté par des interférences) qui sont traités par le concepteur du système dans l'optique de la qualité image, mais pas dans celle de la discrétion. Ainsi différents instruments présentant une qualité d'image répondant aux mêmes normes peuvent avoir des surfaces équivalentes laser très différentes. De plus, un seul instrument peut avoir, en fonction de la longueur d'onde ou de l'angle de champ, une valeur de surface équivalente laser qui varie de façon inattendue.
On ne peut donc pas utiliser de tels instruments comme référence de surface équivalente laser pour répondre aux besoins exprimés précédemment. On ne peut pas non plus utiliser une simple surface diffusante qui serait beaucoup trop grande. On pourrait utiliser de simples miroirs sphériques, mais il faudrait à chaque longueur d'onde, un miroir de rayon de courbure différent ou de coefficient de réflexion différent pour chaque valeur de surface équivalente laser. L'objet de la présente invention est de remédier à ces problèmes en proposant un dispositif, compact et spécifique, à surface équivalente laser fixe ou continûment réglable et connue de façon précise et utilisable dans un large domaine de longueurs d'onde et permettant aussi bien d'étalonner une installation de mesure que de mesurer des performances d'un système de détection. La solution apportée est, selon un premier mode de réalisation, un dispositif à surface équivalente laser parfaitement connue, caractérisé en ce qu'il comporte un objectif et un miroir disposé de façon à former au moins un axe optique du dispositif et à une distance x de l'image foyer, x étant différente de 0.
L'axe optique du dispositif est défini comme l'axe passant par le centre optique de l'objectif et qui est perpendiculaire au miroir. Dans le cas d'un miroir spherique ayant pour centre le centre optique de l'objectif, il existe une infinité d'axes optiques du dispositif passant par le centre optique de l'objectif et perpendiculaire audit miroir. Dans de nombreux cas, l'axe optique du dispositif est confondu avec l'axe optique de l'objectif qui passe par le centre de courbure de l'objectif et par le foyer image. C'est notamment le cas lorsqu'un miroir plan est disposé perpendiculairement à l'axe optique de l'objectif.
Selon un deuxième mode de réalisation, l'invention consiste en un dispositif à surface équivalente laser parfaitement connue, caractérisé en ce qu'il comporte un objectif, un miroir disposé de façon à former au moins un axe optique du dispositif et des moyens de réglage de la distance séparant l'objectif du miroir. Le déplacement relatif de l'objectif et du miroir, réalisé par lesdits moyens de réglage est effectué, se fait preférentiellement en conservant la perpendicularité entre ledit axe optique du dispositif et le miroir.
Selon une caractéristique particulière, l'objectif est fixe et il comporte des moyens de réglage de la position du miroir qui sont aptes à régler la distance séparant l'objectif du miroir.
Selon une caractéristique particulière, le miroir est fixe et il comporte des moyens de réglage de la position de l'objectif qui sont aptes à régler la distance séparant l'objectif du miroir.
Les moyens de réglage sont de type connus et peuvent par exemple comporter un mouvement hélicoïdal qui peut être entraîné manuellement ou motorisé par exemple avec un moteur électrique de type pas à pas.
Des moyens de commande peuvent être associés aux moyens de réglage, commande dont la consigne peut être exprimée en Surface équivalente laser.
Selon une autre caractéristique préférentielle, ledit miroir est un miroir plan et est preférentiellement disposé perpendiculairement audit axe optique du dispositif afin que la plus grande partie de la lumière incidente soit renvoyée en direction de l'objectif.
Selon une autre caractéristique, l'objectif fixe est dioptrique ou à miroir et est caractérisé en ce que son lobe de diffraction est moins ouvert que le lobe de divergence géométrique du dispositif qui correspond au cône du faisceau émergent. Selon une autre caractéristique, un dispositif selon l'invention comporte des moyens d'alignement aptes à l'aligner avec un second dispositif, tel un dispositif extérieur de détection active, de façon à rendre ce second dispositif colinéaire à l'axe optique, de tels moyens d'alignement pouvant comporter des moyens de visée par exemple constitués par une lunette de visée ou un guidon et un œilleton. De plus, les moyens de visée peuvent être disposés latéralement par rapport à l'axe optique et des moyens d'occultation des moyens de visée peuvent être prévus afin que ces derniers ne modifient pas la surface équivalente laser du dispositif selon l'invention.
De surcroît, un filtre atténuateur peut être disposé sur l'objectif et, preférentiellement, aucune de ses faces n'est pas perpendiculaire audit axe optique.
L'invention concerne aussi un procédé pour régler la surface équivalente laser d'un dispositif selon l'invention à une valeur prédéterminée SEL, caractérisé en ce qu'il consiste à déplacer ledit miroir selon l'axe optique de l'objectif et jusqu'à une distance x de l'image foyer, la valeur x étant déterminée par la formule suivante : x = (π.R.To2.f7SEL) /2 où « R » est le facteur de réflexion du miroir, « To » le facteur de transmission de l'objectif et « f » sa focale.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront dans la description de différentes variantes de réalisation de l'invention, en regard des figures annexées parmi lesquelles :
- La figure 1 schématise les moyens généraux constitutifs d'une variante de réalisation de l'invention.
- La figure 2 présente une seconde variante de réalisation de l'invention,
- La figure 3a montre la position des moyens de réglage de la position du miroir pour une forte valeur de la surface équivalente laser : le miroir étant proche du foyer de l'objectif.
- La figure 3b montre la position des moyens de réglage de la position du miroir pour une plus faible valeur de la surface équivalente laser : le miroir a été éloigné du foyer. La figure 1 schématise les moyens généraux constitutifs d'un dispositif à surface équivalente laser parfaitement connue selon une variante de réalisation de l'invention dans laquelle ce dispositif comporte un objectif fixe 2 et un miroir 3, plan de préférence, perpendiculaire à l'axe optique OZ et dont la distance « x » au foyer détermine avec les autres paramètres du montage, tels que le facteur de réflexion R du miroir, le facteur de transmission To de l'objectif et sa focale f la valeur de la surface équivalente laser et dont le déplacement dans la direction de l'axe optique OZ permet de régler continûment cette valeur. Lorsque ladite distance x est suffisante pour que le cercle du défaut de mise au point soit grand devant la tache image liée à la diffraction et aux aberrations qui correspond à la meilleure mise au point, la valeur de la surface équivalente laser peut être déterminée sans tenir compte de la dimension de cette tache.
Dans ces conditions la valeur de la Surface équivalente Laser d'un tel montage a pour valeur
SEL = π R To2 f4 / x2, où « R » est le facteur de réflexion du miroir, « To » le facteur de transmission de l'objectif et « f » sa focale
Dans les exemples numériques suivants, on a pris R = T = 1 Ainsi avec un objectif de 200 mm de focale, on peut obtenir une surface équivalente laser de 100 m2 avec une précision de 1 % en plaçant le miroir à 7,09 mm ± 0,05 mm
Optiquement ce montage est équivalent à un miroir spherique de 5,64 m de rayon de courbure Mais, pour réaliser, avec la même précision, la valeur de surface équivalente laser de 100 m2 avec un simple miroir de coefficient de réflexion R = 1 , il faudrait lui donner ce rayon de courbure de 5,64 m à ± 0,03 m Soit, sur un diamètre utile de la calotte de 25 mm, un écart à la sphère théorique de 0,07 μm, soit VA. de frange circulaire centrée par rapport a un calibre spherique parfait de 5,64 m de rayon de courbure, ce qui est difficilement réalisable De plus, il faudrait adapter le rayon de courbure en fonction du coefficient de réflexion ; ce qui limiterait le domaine spectral d'utilisation.
Le montage proposé est particulièrement tolérant vis-à-vis de la fabrication et des réglages. En effet : • Les réglages nécessaires peuvent facilement être obtenus avec la précision voulue par des moyens mécaniques de translation disponibles dans le commerce ou de conception classique dans les instruments d'optique, tels que les mouvements hélicoïdaux utilisés pour la mise au point des appareils photographiques. • Le diamètre de pupille n'a pas besoin d'être très grand mais doit être suffisant pour que sa diffraction n'intervienne pas.
Il suffit que son lobe de diffraction soit nettement moins ouvert que le lobe de divergence géométrique du dispositif.
A titre d'exemple : dans le premier cas ( surface équivalente laser de 100 m2), si on prend un diamètre de 25 mm, on obtient un rayon angulaire, pour le lobe géométrique, de 4,4 mrad et, pour le lobe de diffraction, de 0,05 mrad à la longueur d'onde de 1 μm. (Les résultats sont les mêmes si on utilise le miroir de 5,64 m de rayon de courbure).
• La tolérance angulaire du dispositif est liée au nombre d'ouverture de l'objectif, donc à sa focale (en raison inverse de cette dernière). Elle est, dans notre exemple de 62,5 mrad. Elle ne serait que de 2,2 mrad avec le miroir courbe équivalent présentant le même diamètre d'ouverture.
• On évite les problèmes liés au coefficient de réflexion et aux tolérances mécaniques puisque la valeur exacte de la surface équivalente laser est obtenue par un réglage opto-mécanique qui peut tenir compte des performances réelles des composants. Ainsi, le système peut être facilement utilisé dans un large domaine spectral si le traitement du miroir couvre ledit domaine spectral, même si ce traitement est imparfait, et même si l'objectif présente de l'aberration chromatique.
• Il n'est pas nécessaire d'avoir un miroir plan, mais la réalisation d'un tel miroir avec des tolérances demandées est très facile. On demande en effet le même écart à la surface sur le miroir que sur le miroir spherique équivalent mais sur une surface beaucoup plus petite (celle du faisceau au niveau du miroir). Cela correspond donc à une tolérance sur la courbure moins serrée, et le contrôle sur un pian est plus simple. » L'objectif doit être de bonne qualité sur l'axe mais sa focale n'a pas besoin d'être définie et réalisée avec précision. Il suffit qu'elle soit mesurée avec précision pour calculer l'amplitude à donner aux mouvements du miroir.
Il est ainsi possible d'obtenir des valeurs précises et fixées a priori ou continûment variable de la surface équivalente laser dans un large domaine de longueurs d'ondes avec un seul montage réglable. Pour cela la commande du déplacement du miroir réglable peut être graduée en distance au plan focal et l'instrument fourni avec des abaques donnant la surface équivalente laser en fonction de cette distance et de la longueur d'onde. La commande de déplacement peut aussi être graduée directement en valeur de surface équivalente laser au détriment du domaine de longueurs d'ondes couvert. Le déplacement peut aussi être bloqué pour obtenir une valeur de surface équivalente laser prédéterminée de façon à former un étalon de surface équivalente laser. L'utilisation, de façon connue, d'un capteur de position, d'un microcontrôleur, de moyens de commande et éventuellement d'un afficheur, permettrait d'automatiser le réglage de la position du miroir par rapport à l'image foyer.
Les calculs mentionnés précédemment sont réalisés dans l'approximation paraxiale. Ils permettent de définir les paramètres instrumentaux et peuvent être vérifiés et éventuellement corrigés lors de la conception d'un instrument avec des cheminements réels des faisceaux pour tenir éventuellement compte des aberrations de l'objectif. Ce dernier peut être dioptrique ou à miroirs.
Dans une seconde variante de réalisation de l'invention présentée sur la figure 2, le dispositif précédemment décrit est associé à des moyens 5 aptes à régler la position du miroir le long dudit axe optique OZ ainsi qu'à des moyens 6 d'alignement du dispositif selon l'invention avec un dispositif extérieur 7. Un filtre atténuateur 8 est disposé devant l'objectif 2, du côté du dispositif extérieur 7. Ce dispositif extérieur 7 comporte des moyens aptes à émettre un rayonnement laser dans une direction YO ainsi que des moyens de photodétection aptes à détecter tout rayonnement rétroréfléchi dans ladite direction YO.
Les moyens constitutifs de cette variante de réalisation de l'invention, ainsi que leur agencement, sont montrés en détail sur les figures 3a et 3b, figures sur lesquelles le miroir est disposé respectivement à proximité de l'image foyer, et éloigné de l'image foyer.
Le dispositif selon l'invention comporte un objectif doublet de 200 mm de focale 2, un miroir plan 3 monté sur des moyens 5 aptes à régler la position du miroir 3 le long dudit axe optique OZ ainsi que des moyens 6 d'alignement de l'axe optique OZ avec le dispositif extérieur 7.
Les moyens 5 aptes à régler la position du miroir 3 le long dudit axe optique
OZ comprennent une platine 9 permettant, par rotation d'un bouton moleté et gradué
10, de positionner le miroir 3 avec précision entre le foyer de l'objectif et l'objectif lui- même. Ces moyens 5 comportent, en outre, un soufflet de protection 19 représenté en coupe axiale et reliant l'objectif 2 au miroir 3.
Les moyens 6 d'alignement de l'axe optique OZ avec le dispositif extérieur 7 comportent une structure support 12 et des moyens de visée 11.
La structure support 12 comporte un rail 13 qui constitue l'armature de l'ensemble du dispositif. Des cavaliers 14 permettent de fixer, sur le rail 13, l'objectif doublet de 200 mm de focale 2, le filtre atténuateur 8, les moyens 5 aptes à régler la position du miroir 3 le long dudit axe optique OZ, et les moyens de visée 11.
En outre, un cavalier formant une platine d'adaptation du montage 15 possède un trou taraudé qui permet de fixer l'ensemble sur un pied pour appareil photographique.
Un volet obturateur 16 est disposé devant les moyens de visée 11. Il peut prendre deux positions : la première dans laquelle il est en dehors de l'axe de visée
W et la seconde dans laquelle il occulte l'axe de visée, supprimant alors toute surface équivalente laser additionnelle que pourraient engendrer les moyens de visée 11. Le système de visée 11 pourrait, par un moyen optique, être rendu colinéaire avec l'axe de l'instrument. Cependant dans cette variante de réalisation de l'invention il est disposé latéralement. Cela apporte une parallaxe qui peut être compensée de façon connue ou négligée, car elle reste faible, les distances mises en jeu étant importantes et la tolérance sur l'alignement, comme dans le cas de l'exemple numérique donné précédemment, n'étant pas critique.
Tous les moyens de visée sont utilisables. Lorsqu'il s'agit d'une lunette, celle- ci, possédant sa propre surface équivalente laser mal maîtrisée, doit pouvoir être occultée lors de l'utilisation de l'instrument pour ne pas ajouter sa surface équivalente laser à celle de l'instrument. S'il s'agit, comme sur un fusil, d'un guidon et d'un œilleton ; il présente alors une surface équivalente laser négligeable.
Le système de visée est réglé (son axe est rendu parallèle à celui de l'instrument) en usine par les méthodes classiques dans le domaine optique.
Le filtre atténuateur 8 permet de faire varier ou d'ajuster la surface équivalente laser du dispositif selon l'invention.
Ce filtre est, de préférence, absorbant plutôt que réfléchissant pour limiter les risques d'interférences incontrôlées dans l'instrument ainsi réalisé. Ce filtre, même muni de traitements antireflets, présente un résidu de réflexion et devra être incliné de façon d'une part à ne pas risquer de participer à la rétroréflexion vers le dispositif monostatique d'émission réception et d'autre part à ne pas risquer de renvoyer vers ce dispositif la réflexion d'une source extérieure, par exemple le soleil ou la rétroréflexion d'un autre instrument. Une légère inclinaison vers le soi est souvent suffisante, mais il est aussi possible de l'orienter de façon que la réflexion du laser tombe dans un piège à lumière qui sert alors d'écran interdisant toute réflexion de sources parasites.
Dans ces conditions si le filtre possède un facteur de transmission « Tf » à la longueur d'onde du laser, la surface équivalente laser de l'instrument est multipliée par le carré de ce facteur (T f 2).
La transmission de ce filtre peut être fixe ou variable de façon continue pour réaliser un instrument ajustable continûment en surface équivalente laser et variable de façon discrète pour un ajustement discret de la surface équivalente laser ou pour élargir la gamme d'utilisation d'un dispositif à surface équivalente laser variable.
L'utilisation d'un tel filtre, dont l'atténuation varie en fonction de la longueur d'onde de façon indépendante de la variation de la surface équivalente laser de l'instrument sur lequel il est monté complique l'exploitation du système si le domaine de longueur d'onde à couvrir est étendu.
L'utilisation d'un dispositif selon l'invention est particulièrement simple pour l'utilisateur. Le fabricant règle l'orientation relative des axes (harmonisation), bloque les réglages et fournit les abaques qui donnent, en fonction de la longueur d'onde et de la position de la platine, la valeur de la surface équivalente laser de l'instrument.
L'utilisateur n'a qu'à fixer l'ensemble sur un pied photo au niveau de la platine d'adaptation 15, régler l'orientation au moyen du pied photo en utilisant la lunette de visée 11 , le volet obturateur 16 étant ouvert, puis fermer le volet d'occultation 16 et régler la position de la platine 9, par simple rotation du bouton moleté 10 de commande, à la valeur lue sur les abaques.
Bien entendu, de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple de réalisation précédemment décrit sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif à surface équivalente laser parfaitement connue et apte à mesurer les performances d'un dispositif de détection active, caractérisé en ce qu'il comporte un objectif (2) et un miroir (3) disposé de façon à former au moins un axe optique OZ du dispositif et à une distance x de l'image foyer F', x étant différente de 0.
2. Dispositif à surface équivalente laser parfaitement connue, caractérisé en ce qu'il comporte un objectif (2), un miroir (3) disposé de façon à former au moins un axe optique (OZ) du dispositif et des moyens de réglage (5) de la distance séparant l'objectif (2) du miroir (3).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un objectif fixe (2), un miroir (3) et des moyens (5) de réglage de la position du miroir (3) qui sont aptes à régler la distance séparant l'objectif du miroir.
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un miroir (3) fixe et des moyens de réglage de la position de l'objectif (2) qui sont aptes à régler la distance séparant l'objectif du miroir.
5 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits moyens (5) de réglage comportent un moteur électrique du type pas à pas. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens (5) aptes à régler la position du miroir le long dudit axe optique comportent un mouvement hélicoïdal.
7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande (10) des moyens (5) aptes à régler la position du miroir le long dudit axe optique.
8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de commande (10) comportent une valeur de consigne exprimée en Surface équivalente laser.
9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit miroir est un miroir plan. I o
10 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit miroir est perpendiculaire audit axe optique de l'objectif.
11 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'objectif fixe est dioptrique ou à miroir. 12 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que le lobe de diffraction de l'objectif (2) est moins ouvert que son lobe de divergence géométrique.
13 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens aptes à l'aligner avec un second dispositif, tel un dispositif de détection active de façon à rendre ce second dispositif colinéaire à l'axe optique du dispositif.
14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de visée (11 ,12).
15 Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de visée (11 , 12) comportent une lunette de visée (11) ou un guidon et un œilleton.
16 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 et 15, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (16) d'occultation des moyens de visée.
17 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que les moyens de visée sont disposés latéralement par rapport à l'axe optique du dispositif.
18 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre atténuateur (8) disposé sur l'objectif
19 Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que le filtre (8) comporte au moins deux faces principales et en ce que l'une au moins de ces faces n'est pas perpendiculaire à l'axe optique du dispositif.
20 Procédé pour régler la surface équivalente laser d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 à une valeur prédéterminée SEL, caractérisé en ce qu'il consiste à déplacer ledit miroir selon l'axe optique de l'objectif et jusqu'à une distance x de l'image foyer, caractérisé en ce que la valeur x est déterminée par la formule suivante : x = (π.R.To2.f4/SEL) /2 où « R » est le facteur de réflexion du miroir, « To » le facteur de transmission de l'objectif et « f » sa focale.
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